Como ocorre a química do vidro

vidros

Então, como ocorre a química do vidro? Em primeiro lugar, vidro é composto por uma mistura de sílica ou dióxido de silício (SiO(oriunda, na maioria das vezes, do quartzo), barrilha ou soda (carbonato de sódio – Na2CO3) e calcário (carbonato de cálcio – CaCO3). Antes de mais nada, fabrica-se o vidro pela mistura do pó em proporções adequadas desses três compostos inorgânicos. A fim de contribuir para preservar o meio ambiente, as indústrias adotaram a adição de cacos de vidro como parte do processo de reciclagem e aumento do ciclo de vida do vidro. 

A História do Vidro

Em princípio, conta-se que a descoberta do vidro foi por acaso, e ocorreu quando o homem fazia fogueiras na praia. Por conseguinte, os navegadores perceberam que a areia e o calcário (conchas) se combinaram em altas temperaturas. Dessa forma, existem registros da utilização do vidro por sírios, fenícios e babilônios desde 7.000 a.C.

História do vidro
Obra de obra de Nc Wyeth. Fonte: wahooart

Hoje, o vidro está muito presente ao nosso redor.  Por exemplo, quando falamos sobre o uso do vidro na construção civil, talvez o primeiro pensamento que possa vir a um leigo no assunto é que o vidro é apenas de caráter estético, mas não é bem assim. Por se tratar de um material sustentável, estético, versátil, impermeável e que pode vir a trazer o benefício de uma iluminação natural, é cada vez mais comum avistar construções com fachadas de vidro na atualidade. Então, você encontra o vidro facilmente nos para-brisas, janelas dos automóveis, lâmpadas, garrafas, compotas, garrafões, frascos, recipientes, copos, janelas, lentes, tela de televisores e monitores, fibra óptica e etc.

Além disso, as matérias-primas do vidro continuam as mesmas usadas há milhares de anos. Todavia, houve um aumento em termos de tecnologia de fabricação de objetos feitos com o vidro. Então, o homem alcançou um nível tecnológico muito alto que permitiu a fabricação de peças de vidro muito elaboradas com uma rapidez muito maior do que da antiguidade.

Compostos comumente encontrados nos vidros

Em princípio, a produção de vidro envolve a transformação de uma série de compostos químicos. Então, a tabela abaixo mostra alguns dos compostos encontrados no vidro.

ComponenteCompostoFórmula
Sílica (areia, seixos de quartzo)Dióxido de silícioSiO2
Barrilha ou sodaCarbonato de sódio +
Hidróxido de sódio
Na2CO3 + NaOH
Cal Óxido de cálcioCaO
Potássio Óxido de potássioK2O
ChumboÓxido de chumboPbO
Boro Óxido bóricoB2O3
Magnésio (impureza)Óxido de magnésioMgO
Alumínio (impureza)Óxido de alumínioAl2O3
Ferro (impureza)Óxido de ferroFe2O3

Como os vidros são obtidos

Como você pode obter o vidro? Para fabricar o vidro, você deve misturar os três componentes básico e, em seguida, você deve calcinar a temperaturas em torno de 1500 ºC. Então, durante a calcinação forma-se uma massa líquida pastosa e homogênea composta de silicatos de sódio e cálcio, que é a composição química do vidro comum:

barrilha + calcário + areia → vidro comum + gás carbônico
Na2CO+ CaCO+ SiO→ silicatos de sódio e cálcio + gás carbônico
x Na2CO+ y CaCO+ z SiO→ (Na2O)(CaCO)y . (SiO2)z + (x + y) CO2

Massa líquida vidro
Massa líquida do vidro

Além disso, devemos informar a você sobre a formação do  CO2 durante a calcinação. Dessa forma, para evitar a formação de bolhas no vidro, você deve eliminar esse gás no forno de calcinação. Com a massa pastosa formada, você pode modelar o vidro conforme o objeto desejado para enfim ser resfriado.

Composição básica dos vidros

Existem milhares de diferentes composições químicas podem ser transformadas em vidro. Fórmulas diferentes afetam as propriedades mecânicas, elétricas, químicas, ópticas e térmicas dos vidros produzidos. Não existe uma composição química única que caracteriza todos os vidros.

O vidro típico contém formadoresfundentes e estabilizadores:

  • Os formadores constituem a maior porcentagem da mistura a ser derretida. No vidro soda-cal-sílica típico, o primeiro é a sílica (dióxido de silício) na forma de areia.
  • Os fluxos diminuem a temperatura na qual os formadores irão derreter. Soda (carbonato de sódio) e potássio (carbonato de potássio), ambos álcalis, são fluxos comuns. O vidro de potássio é ligeiramente mais denso do que o vidro de refrigerante.
  • Os estabilizadores tornam o vidro forte e resistente à água. O carbonato de cálcio, freqüentemente chamado de calcário calcinado, é um estabilizador. Sem um estabilizador, a água e a umidade atacam e dissolvem o vidro.

A tabela abaixo mostra diversos componentes dos vidros. Suas composições podem ser representadas listando as porcentagens de peso do seus componentes:

  1.  um vidro de sílica cal moderno típico (usado para fazer garrafas e janelas);
  2. laboratório e alguns utensílios de cozinha; 
  3. óptico, alto cristal de chumbo;
  4. 96% de vidro de sílica (pode suportar temperaturas muito altas); 
  5. um típico vidro de soda-cal-sílica da Roma Antiga.
  12345
SílicaSiO2 0.7360.80.350.9650.67
SodaNa2 O164--18
LimaCaO5.2---8
PotassaK2 O0.60.47.2-1.0
MagnésiaMgO3.6---1.0
AluminaAl2 O3 1.02.0-0.52.5
Óxido de ferroFe2 O3 ----0.5
Óxido bóricoB2 O3 -13-3-
Óxido de chumboPbO--58-0.01

Tipos de Vidro

Existem muitos tipos de vidros que apesar de partirem da mesma base, possuem composições diferentes. Além disso, ele devem estar de acordo com a finalidade a que se destinam. Veja a tabela a seguir.

TiposAplicações
Vidro para embalagensgarrafas, potes, frascos e outros vasilhames fabricados em vidro comum nas cores branca, âmbar e verde;
Vidro planovidros de janelas, de automóveis, fogões, geladeiras, microondas, espelhos, etc .
Vidros domésticostigelas, travessas, copos, pratos, panelas e produtos domésticos fabricados em diversos tipos de vidro;
Fibras de vidromantas, tecidos, fios e outros produtos para aplicações de reforço ou de isolamento;
Vidros técnicoslâmpadas incandescentes ou fluorescentes, vidros para laboratório, para ampolas, para garrafas térmicas, vidros oftálmicos e isoladores elétricos.

 

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Fonte:

Corning Museum of Glass

Brasil Escola

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